自行给药时系统检测到错误

无线传感技术可以帮助改善患者使用吸入器和胰岛素笔的技术。从吞咽药片到注射胰岛素，患者经常自行用药。但他们并不总是正确的。不遵守医嘱是司空见惯的，每年造成数千人死亡和数十亿美元的医疗费用。麻省理工学院的研究人员开发了一个系统来减少某些类型药物的数量。

新技术将无线传感与人工智能相结合，以确定患者何时使用胰岛素笔或吸入器，并标记患者给药方法中的潜在错误。图片：由研究人员提供/麻省理工学院

新技术将无线传感与人工智能相结合，以确定患者何时使用胰岛素笔或吸入器，并标记患者给药方法中的潜在错误。“过去的一些工作报告说，多达70%的患者没有按照处方服用胰岛素，而且许多患者没有正确使用吸入器，”麻省理工学院安德鲁和厄娜维特里教授DinaKatabi说，他的研究小组开发了新的解决方案。研究人员表示，该系统可以安装在家里，可以提醒患者和护理人员注意用药错误，并可能减少不必要的医院就诊。

该研究发表在《自然医学》杂志上。该研究的主要作者是麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的博士生赵明敏和麻省理工学院前访问科学家、科索沃普里什蒂纳大学现任教职员工KreshnikHoti。其他合著者包括前CSAIL博士后、罗格斯大学现任教员HaoWang和CSAIL博士生AniruddhRaghu。

一些常见的药物需要复杂的递送机制。“例如，胰岛素笔需要灌注以确保内部没有气泡。注射后，你必须保持10秒钟，”赵说。“所有这些小步骤都是将药物正确输送到其活性部位所必需的。”每个步骤也都有出错的机会，尤其是当没有药剂师在场提供纠正技巧时。患者甚至可能没有意识到他们何时犯了错误——所以赵的团队设计了一个可以做到的自动化系统。

他们的系统可以分为三个主要步骤。首先，传感器使用从患者身体反射的无线电波跟踪10米半径内患者的运动。接下来，人工智能会搜索反射信号，寻找患者自行使用吸入器或胰岛素笔的迹象。最后，当系统检测到患者自我管理中的错误时，系统会向患者或其医疗保健提供者发出警报。

研究人员从他们以前用来监测人们睡眠姿势的无线技术中调整了他们的传感方法。它从一个壁挂式设备开始，该设备发射极低功率的无线电波。当有人移动时，他们会调制信号并将其反射回设备的传感器。每个独特的运动都会产生相应的调制无线电波模式，设备可以对其进行解码。“这个系统的一个好处是它不需要患者佩戴任何传感器，”赵说。“它甚至可以通过遮挡工作，类似于当您在与路由器不同的房间时访问Wi-Fi的方式。”

新传感器位于家中的后台，就像一个Wi-Fi路由器，并使用人工智能来解释调制的无线电波。该团队开发了一个神经网络来输入指示使用吸入器或胰岛素笔的模式。他们训练网络通过执行示例动作来学习这些模式，一些相关(例如使用吸入器)和一些不相关(例如吃)。通过重复和强化，该网络成功检测到96%的胰岛素笔给药和99%的吸入器使用。

一旦掌握了检测技术，该网络也被证明对校正很有用。每一次正确的给药都遵循类似的顺序——拿起胰岛素笔、灌注、注射等。因此，系统可以标记任何特定步骤中的异常情况。例如，网络可以识别患者是否按住胰岛素笔5秒钟而不是规定的10秒钟。然后系统可以将该信息传递给患者或直接传递给他们的医生，以便他们可以修复他们的技术。

“通过将其分解为这些步骤，我们不仅可以看到患者使用他们设备的频率，还可以评估他们的管理技术以了解他们的表现如何，”赵说。

研究人员说，他们基于无线电波的系统的一个关键特征是它的非侵入性。“解决这个问题的另一种方法是安装摄像头，”赵说。“但使用无线信号的干扰要小得多。它不显示人们的外表。”

他补充说，他们的框架可以适用于吸入器和胰岛素笔以外的药物——所需要的只是重新训练神经网络以识别适当的运动顺序。赵说，“在家中使用这种传感技术，我们可以及早发现问题，这样人们就可以在问题恶化之前去看医生。”

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